CN112746339A - 一种低过滤阻力纤维膜电纺装置及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种低过滤阻力纤维膜电纺装置及其制备方法,涉及纤维膜制备领域,包括包括第一储液箱、第一液体泵、第二储液箱、第二液体泵、第三储液箱、第三液体泵、分流体、喷头、收集板、运动平台、高压静电发生器。改变喷头出口处的溶液流速、浓度,使每个喷头的喷射条件出现差异,通过运动平台的往复运动使各种粗细纤维交叠沉积,高效率地批量生产低过滤阻力纤维膜。本技术方案工序简单,制备效率高,节约成本,通过喷头的阵列组合可以实现大批量自动化生产。以解决现有技术中纤维膜表面品质不佳、生产效率低、无法批量化生产等问题。
Description
技术领域
本发明涉及纤维膜制备领域,具体是一种低过滤阻力纤维膜电纺装置及其制备方法。
背景技术
静电纺丝技术(简称电纺)是一种制造纳米级聚合物细丝的方法之一。静电纺丝技术可以归纳为:利用高压静电场使聚合物溶液在喷头末端形成泰勒锥,泰勒锥锥尖的溶液受高压静电场的作用,从锥尖喷射并形成射流,射流在电场力的作用下进一步被拉伸成细丝,最后在收集装置上沉积成无纺布纤维膜。
低过滤阻力纤维膜可以降低过滤力,提高过滤效率,在过滤领域具有广泛应用。如何快速制备低过滤阻力纤维膜一直是行业研究热点。中国专利CN105536352A利用电纺技术,加快溶剂挥发来制备纤维多孔结构,最后降低过滤阻力,但是此种方法生产的纤维表面缺陷较多,质量不佳,也无法大批量生产。
为解决上述问题,本发明提供一种低过滤阻力纤维膜电纺装置及其制备方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明提供一种低过滤阻力纤维膜电纺装置及其制备方法,以解决现有技术中纤维膜表面品质不佳、生产效率低、无法批量化生产等问题。
(二)技术方案
一种低过滤阻力纤维膜电纺装置包括第一储液箱、第一液体泵、第二储液箱、第二液体泵、第三储液箱、第三液体泵、分流体、喷头、收集板、运动平台、高压静电发生器。
第一储液箱、第一液体泵与分流体内的第一分流腔连通。第一液体泵将第一储液箱中的第一溶液泵入分流体内部,进入第一分流腔,缓冲、分流后第一溶液进入左右两侧的流道,左侧流道的溶液通往第一喷头,右侧流道的溶液进入第一混合腔。第二储液箱、第二液体泵与第一混合腔连通,第二溶液由第二液体泵泵入第一混合腔,第一溶液、第二溶液在第一混合腔内充分混合后,流入第二分流腔,由第二分流腔进行分流、缓冲,溶液进入左右两侧的流道,左侧流道的溶液通往第二喷头,右侧流道的溶液进入第二混合腔。第三储液箱、第三液体泵与第二混合腔连通,第三溶液由第三液体泵泵入第二混合腔,第三溶液、第二分流腔分流出的溶液在第二混合腔内充分混合后,流入第三分流腔,由第三分流腔进行分流、缓冲,溶液由进入左右两侧的流道,左侧流道的溶液通往第三喷头,右侧流道的溶液进入第四喷头。第一喷头、第二喷头、第三喷头、第四喷头均与高压静电发生器电性连接,收集板接地,溶液在电场力拉伸作用下形成泰勒锥,并以射流形式向收集板喷射,纤维沉积在收集板。收集板下方设有运动平台,运动平台带动收集板移动。
所述的第一喷头、第二喷头、第三喷头及第四喷头由导电材料制成,内径范围20μm~2000μm。
所述的分流体内流道直径范围100μm~3000μm。
所述的第二液体泵、第三液体泵的供液速度小于第一液体泵的供液速度。
所述的液体泵流量范围为0.1ml/hr~10ml/hr。
一种上述低过滤阻力纤维膜的制备方法,该方法包括以下步骤:
1)组装部件,收集板与喷头的间距1cm~15cm;
2)设定第一液体泵、第二液体泵、第三液体泵的供液速度,各喷头得到稳定供液;
3)设定高压静电发生器,输出电压值1kV~20kV,各喷头开始出现射流;
4)设定运动平台,运动平台带动收集板按照设定运动轨迹移动;
5)喷头处不同粗细的射流射向收集板,最终堆积形成低过滤阻力纤维膜。
(三)有益效果
改变喷头出口处的溶液流速、浓度,使每个喷头的喷射条件出现差异,通过运动平台的往复运动使各种粗细纤维交叠沉积,高效率地批量生产低过滤阻力纤维膜。本技术方案工序简单,制备效率高,节约成本,通过喷头的阵列组合可以实现大批量自动化生产。
附图说明
图1为整体结构示意图;
图2为实施例1的分流体结构示意图;
图3为实施例1的工作示意图;
图4为实施例2的喷头阵列示意图。
图中1.第一储液箱,2.第一液体泵,3.第二储液箱,4.第二液体泵,5.第三液体泵,6.第三储液箱,7.分流体,8.收集板,9.运动平台,10.射流,11.喷头,12.高压静电发生器,111.第一喷头,112 第二喷头,113.第三喷头,114.第四喷头,131.第一分流腔,132.第二分流腔,133.第三分流腔,141.第一混合腔,142.第二混合腔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本专利进一步说明。
实施例1
如图1、图2、图3所示。
第一储液箱1、第一液体泵2与分流体7内的第一分流腔131连通。第一液体泵2将第一储液箱1中的第一溶液泵入分流体7内部,进入第一分流腔131,缓冲、分流后第一溶液进入左右两侧的流道,左侧流道的溶液通往第一喷头111,右侧流道的溶液进入第一混合腔141。
第二储液箱3、第二液体泵4与第一混合腔141连通,第二溶液由第二液体泵4泵入第一混合腔141,第一溶液、第二溶液在第一混合腔141内充分混合后,流入第二分流腔132,由第二分流腔132进行分流、缓冲,溶液进入左右两侧的流道,左侧流道的溶液通往第二喷头112,右侧流道的溶液进入第二混合腔142。
第三储液箱6、第三液体泵5与第二混合腔142连通,第三溶液由第三液体泵5泵入第二混合腔142,第三溶液、第二分流腔132的溶液在第二混合腔142内充分混合后,流入第三分流腔133,由第三分流腔133进行分流、缓冲,溶液由进入左右两侧的流道,左侧流道的溶液通往第三喷头113,右侧流道的溶液进入第四喷头114。
第一喷头111、第二喷头112、第三喷头113、第四喷头114由导电材料制成,与高压静电发生器12电性连接,收集板8接地,因此喷头11与收集板8之间形成高压静电场,溶液在电场力拉伸作用下形成泰勒锥,并以射流10形式向收集板8喷射,纤维沉积在收集板8。
第一溶液、第二溶液、第三溶液为同一种溶液,第一溶液的浓度小于第二溶液的浓度,第二溶液的浓度小于第三溶液的浓度。第一喷头111泵出的溶液为第一溶液;第二喷头112泵出的溶液为第一溶液和第二溶液的混合溶液;第三喷头113泵出的溶液为第一溶液、第二溶液、第三溶液的混合溶液;第四喷头114泵出的溶液为第一溶液、第二溶液、第三溶液的混合溶液。因此,第一喷头111的溶液浓度小于第二喷头112的溶液浓度,第二喷头112的溶液浓度小于第三喷头113的溶液浓度,第三喷头113的溶液浓度与第四喷头114的溶液浓度相同。
分流体7中各流道的内径相同,溶液每经过分流腔进入下一流道,其流速减小,小于分流前流速。第一喷头111的溶液经过一次分流,流速最大;第二喷头112的溶液经过两次分流,流速次之;第三喷头113、第四喷头114的溶液经过三次分流,流速最小。
第二液体泵4、第三液体泵5的供液速度小于第一液体泵2的供液速度。分流体7的泵入动力源主要由第一液体泵2提供。第二液体泵4的主要作用是将第二溶液泵入到第一混合腔141,不对整个分流体7其他流道提供流动压力。第三液体泵5的主要作用是将第三溶液泵入到第二混合腔142,不对整个分流体7其他流道提供流动压力。
喷头的溶液流速、浓度不相同,导致射流的喷射条件各异,所以收集板8上沉积的纤维直径、表面形貌各异。收集板8下方设有运动平台9,运动平台9带动收集板8移动,使每个喷头可以机会均等地喷射在收集板8各处,纤维均匀、平均地沉积在收集板8各处,堆积形成纤维膜,最终堆积形成不同粗细且连续的低过滤阻力纤维膜。
实施例2
本实施例采用图4所示的分流体7,由四组实施例1所述分流体7组成,四组同时喷射,可以提高生产效率。
第一储液箱1、第一液体泵2同时对四组所有的第一分流腔131供液。第二储液箱3、第二液体泵4同时对四组所有的第一混合腔141供液。第三储液箱6、第三液体泵4同时对四组所有的第二混合腔142供液。
实施例3
在实施例1的基础上,在第一分流腔分出三条流道,一条流道连接第一喷头(1个),另外两条流道均连通各自第一混合腔(2个),而每个第二分流腔也分出三条流道,一条流道连接第二喷头(2个),另外两条流道均连通第二混合腔(4个),每个第二混合腔分为三条流道,一条连接第三喷头(4个),另外两条流道连接第四喷头(8个)。
第一储液箱、第一液体泵同时对第一分流腔供液。第二储液箱、第二液体泵同时对第一混合腔供液。第三储液箱、第三液体泵同时对第二混合腔供液。
因此,本实施例设有1个第一喷头、2个第二喷头、4个第三喷头以及8个第四喷头,通过喷头的阵列组合,提高生产效率。
实施例4
装置与实施例1一致,区别在于,第一溶液的浓度小于第二溶液的浓度,第二溶液的浓度等于第三溶液的浓度。
实施例5
本发明还提出了一种上述低过滤阻力纤维膜的制备方法,以实施例1提供的装置为例,喷头内径210μm,第一溶液为浓度8%PEO溶液,第二溶液为浓度10%PEO溶液,第三溶液为浓度12%PEO溶液,溶质均为PEO,溶剂为酒精和蒸馏水(体积比为1∶1)。
该方法包括以下步骤:
1)组装部件,收集板8与喷头的间距15cm;
2)设定第一液体泵2的供液速度为2ml/hr,第二液体泵4的供液速度为0.5ml/hr,第三液体泵5的供液速度为0.2ml/hr,各喷头得到稳定供液;
3)设定高压静电发生器12,令输出电压值20kV,各喷头开始出现射流10;
4)设定运动平台9,运动平台9带动收集板8按照设定运动轨迹移动,具体为,该运动平台9的X轴方向上以40cm/min的速度往返运动,当X轴返回运行到该轴的终端时,平台向Y轴方向运行40um,保证电纺纤维膜的均匀性;
5)喷头处不同粗细的射流射向收集板8,最终堆积形成低过滤阻力纤维膜,具体为,直径范围为50nm至10μm的粗细纤维互相重叠、穿插所形成的低过滤阻力PEO纤维过滤膜。
Claims (6)
1.一种低过滤阻力纤维膜电纺装置,其特征在于:包括第一储液箱、第一液体泵、第二储液箱、第二液体泵、第三储液箱、第三液体泵、分流体、喷头、收集板、运动平台、高压静电发生器;第一储液箱、第一液体泵与分流体内的第一分流腔连通,第一液体泵将第一储液箱中的第一溶液泵入分流体内部,进入第一分流腔,缓冲、分流后第一溶液进入左右两侧的流道,左侧流道的溶液通往第一喷头,右侧流道的溶液进入第一混合腔,第二储液箱、第二液体泵与第一混合腔连通,第二溶液由第二液体泵泵入第一混合腔,第一溶液、第二溶液在第一混合腔内充分混合后,流入第二分流腔,由第二分流腔进行分流、缓冲,溶液进入左右两侧的流道,左侧流道的溶液通往第二喷头,右侧流道的溶液进入第二混合腔,第三储液箱、第三液体泵与第二混合腔连通,第三溶液由第三液体泵泵入第二混合腔,第三溶液、第二分流腔分流出的溶液在第二混合腔内充分混合后,流入第三分流腔,由第三分流腔进行分流、缓冲,溶液由进入左右两侧的流道,左侧流道的溶液通往第三喷头,右侧流道的溶液进入第四喷头,第一喷头、第二喷头、第三喷头、第四喷头均与高压静电发生器电性连接,收集板接地,溶液在电场力拉伸作用下形成泰勒锥,并以射流形式向收集板喷射,纤维沉积在收集板,收集板下方设有运动平台,运动平台带动收集板移动。
2.根据权利要求1所述的一种低过滤阻力纤维膜电纺装置,其特征在于:第一喷头、第二喷头、第三喷头及第四喷头由导电材料制成,内径范围20μm~2000μm。
3.根据权利要求1所述的一种低过滤阻力纤维膜电纺装置,其特征在于:分流体内流道直径范围100μm~3000μm。
4.根据权利要求1所述的一种低过滤阻力纤维膜电纺装置,其特征在于:第二液体泵的供液速度小于第一液体泵的供液速度,第三液体泵的供液速度小于第一液体泵的供液速度。
5.根据权利要求1所述的一种低过滤阻力纤维膜电纺装置,其特征在于:液体泵流量范围为0.1ml/hr~10ml/hr。
6.一种低过滤阻力纤维膜制备方法,该方法运用于上述权利要求1至5任一设备中,其特征在于:
1)组装部件,收集板与喷头的间距1cm~15cm;
2)设定第一液体泵、第二液体泵、第三液体泵的供液速度,各喷头得到稳定供液;
3)设定高压静电发生器,输出电压值1kV~20kV,各喷头开始出现射流;
4)设定运动平台,运动平台带动收集板按照设定运动轨迹移动;
5)喷头处不同粗细的射流射向收集板,最终堆积形成低过滤阻力纤维膜。
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CN202011426241.4A CN112746339A (zh) | 2020-12-04 | 2020-12-04 | 一种低过滤阻力纤维膜电纺装置及其制备方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113287859A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-08-24 | 威海联创工业自动化科技股份有限公司 | 一种用于生产仿猪鬃化锥形纤丝装置 |
CN113715291A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-11-30 | 清华大学 | 一种生物纤维连续成型设备 |
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- 2020-12-04 CN CN202011426241.4A patent/CN112746339A/zh active Pending
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CN113715291A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-11-30 | 清华大学 | 一种生物纤维连续成型设备 |
CN113715291B (zh) * | 2021-09-08 | 2023-04-25 | 清华大学 | 一种生物纤维连续成型设备 |
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